​Les amas de galaxies sont composés à 85% de matière noire, de gaz chaud (12%) et de seulement de quelques pourcents de matière stellaire (galaxies). Le processus de formation des amas est donc dominé par l'effondrement gravitationnel de la matière noire. Celui-ci entraîne dans son élan gaz et galaxies et chauffe le gaz tout en l'ionisant. Comment observer ce processus ? Le gaz chaud émet en rayons X et peut être imagé par des observatoires spatiaux X.

Une solution alternative consiste à utiliser la première lumière, le fond diffus cosmologique, qui baigne l'Univers depuis 380.000 ans après le big bang. L'interaction entre ces photons et les électrons énergétiques du gaz intra-amas se traduit par des distorsions du spectre du fond diffus cosmologique dans la direction de ces amas. Ces très faibles distorsions sont devenues mesurables à haute résolution spatiale avec les détecteurs à inductance cinétique de nouvelle génération Nika (New Iram Kinetic inductance detector Array).

Les enregistrements par Nika au Pico Veleta, près de Grenade (Espagne) fournissent pour la première fois une cartographie précise de la vitesse du gaz chaud à l'intérieur d'amas situés à 5 milliards d'années-lumière. Ils offrent ainsi une nouvelle approche pour étudier les collisions intra et inter-amas. Celles-ci sont responsables des événements parmi les plus énergétiques dans l'Univers depuis le big bang et ont participé à l'organisation des grandes structures de la « toile cosmique » observées aujourd'hui.

Avec la caméra Nika2, encore plus sensible que Nika, les chercheurs vont pouvoir étudier une cinquantaine d'amas situés entre 5 et 7 milliards d'années-lumière et progresser dans la compréhension de la formation des grandes structures de l'Univers.

Ces travaux sont conduits en collaboration avec le laboratoire Joseph-Louis Lagrange, à Nice (Observatoire de la Côte d'Azur, CNRS, Université Côte d'Azur).